负载纳米钽的液晶显示光固化聚乳酸支架制备及促成骨性能

背景:聚乳酸因具有良好的生物相容性和可控的降解速率在生物医学工程中得到了广泛应用,然而存在机械强度低和生物活性不足等缺陷,限制了其在骨组织工程中的进一步应用。目的:构建聚乳酸/聚多巴胺/钽(PLA/PDA/Ta)骨组织工程支架,探究其生物安全性和体外促成骨性能。方法:利用液晶显示光固化技术制备具有多孔结构的聚乳酸(PLA)支架,将PLA支架分别浸泡在多巴胺溶液与多巴胺-纳米钽混合溶液中分别制备聚乳酸/聚多巴胺(PLA/PDA)支架、PLA/PDA/Ta支架,表征支架的微观形貌与水接触角。将MC3T3-E1细胞分别与PLA、PLA/PDA、PLA/PDA/Ta支架共培养,进行CCK-8检测与活/死细胞染色;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶、茜素红染色及成骨基因检测。结果与结论:①扫描电镜下可见3种支架均具有互连的多孔三维结构,平均孔径为200μm;PLA/PDA/Ta支架的水接触角低于PLA、PLA/PDA支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞的增殖(P<0.05);活/死细胞染色显示3组细胞增殖良好;③碱性磷酸酶与茜素红染色显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞碱性磷酸酶的表达与矿化结节形成;RT-qPCR检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞骨形态发生蛋白、Runx-2及Ⅰ型胶原mRNA的表达(P<0.05,P<0.01);④结果表明,PLA/PDA/Ta支架具有优异的促细胞增殖与成骨活性。

离子液体对WS_(2)纳米润滑油摩擦学性能的影响

纳米二硫化钨的润滑性能优异,但由于其在润滑油中易团聚沉降,影响了其在润滑油中抗磨减摩性能的发挥。为改善纳米WS_(2)的抗磨减摩性能,将一种磷酸盐离子液体添加到WS_(2)纳米润滑油中,通过四球摩擦试验机对其摩擦学性能进行测试,采用XPS、EDS和电子显微镜等表征方法对钢球磨损表面进行表征。结果表明:虽然添加离子液体后纳米润滑油的摩擦因数略微上升,但相对基础油,离子液体仍可使其摩擦因数最大降低28%,同时能显著地减小磨斑直径,最大降幅达到了44%。离子液体在摩擦过程中与WS_(2)反应生成PW,该物质作为催化剂加速了摩擦过程中的氧化反应,生成的化合物作为化学摩擦膜减少磨损,提升润滑油抗磨减摩性能。

纳米保鲜型食品新鲜度指示材料的制备及其应用

随着食品包装在食品品质安全中扮演越来越重要的角色,新鲜度指示材料已成为当下的研究热点。一方面可以阻隔微生物的进入,有效抑制微生物的滋生和繁殖,确保食品包装内部环境的稳定性,进而改变食品品质;另一方面,它可以监测并指示包装内部的环境变化反馈食品品质信息。本文以食品级高分子材料高直链玉米淀粉(HAMS)、聚乙烯醇(PVA)为主要原料,负载复合型pH指示剂MR-BB(甲基红与溴百里酚蓝混合物),利用超声分散法将高抑菌性的纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))分散于其中,同时利用交联剂甘油、疏水剂尿素,构建高分子三维立体网状结构,优化其物化性质。用溶液聚合和流延成膜的方法制备具有p H响应性的纳米保鲜-食品新鲜度指示材料(AFIF)。综合各项基础性能可知,高直链玉米淀粉和PVA添加量的体积比为7∶3,甘油添加量为2%,尿素添加量为2%。构筑牛奶新鲜度下降的环境模型(二氧化碳气氛),通过数据对比和优化AFIF膜的p H响应性的灵敏度及其准确性,可知MR-BB最佳体积比为1∶2,最佳添加量为6%。对AFIF膜的抑菌性能以及对市售牛奶的保鲜性能进行分析,当nano-TiO_(2)的添加量为0.15 g时(每100 mL膜液),抑菌率可高达80%左右。实际应用结果表明,常温贮藏时,非抗菌型AFIF膜组在36 h后液态奶失去可食用价值,而AFIF膜包装的牛奶仍保持较好的品质,直到72 h,该组液态奶失去食用价值,此时AFIF膜对变质牛奶的检出时间为3 min 35 s,膜颜色由蓝绿色(初始)转变为深黄色,初始变色面积为10%(膜面积为9 cm^(2)),变色完成时间为33 min 31 s,色差值可达5.91。AFIF膜对市售液态牛乳具有明确的保鲜和新鲜度指示功能。

纳米二氧化硅改性硫酸铝无碱液体速凝剂的制备及其性能研究

采用硫酸铝、氟硅酸、氢氧化铝等原料制备无碱液体速凝剂母液,使用纳米SiO_(2)对其进行改性处理,用基准水泥检测了改性无碱速凝剂的性能指标,并采用XRD、SEM、TG-DTG等手段对掺有速凝剂水泥样品进行检测,结果表明:随着纳米SiO_(2)掺量的增加,掺有速凝剂的水泥抗压强度逐渐增加,凝结时间先降低后增加,当速凝剂中掺入3%纳米SiO_(2)时,凝结时间最短。添加含有3%纳米SiO_(2)的速凝剂,水泥初凝时间为195 s,终凝时间为345 s。1 d抗压强度可以达到10.2 MPa,28 d抗压强度为50.5 MPa。在速凝剂中引入纳米SiO_(2)可以促进水泥的水化,但当速凝剂中纳米SiO_(2)掺量较高时,会使钙矾石变为细针状导致速凝效果变差。

二维材料纳米油墨的制备及喷墨打印研究进展

以石墨烯为代表的二维材料具有出色的综合性能,可用其制作功能纳米油墨,通过喷墨打印可加工得到光电功能器件,其在能源、环境、生命健康等领域具有广阔的应用前景。本文总结了几种典型二维材料的性能、其纳米油墨的制备及喷墨打印应用等,重点介绍了液相剥离和喷墨打印过程的调控。对比不同剥离方法及原理,并对喷墨打印相关理论如咖啡环效应、马兰戈尼效应等进行综述。指出可通过对二维材料剥离过程及其纳米油墨打印过程的精准调控,形成基于喷墨打印的先进微纳制造技术,实现不同功能微纳电子元件和器件的低成本加工,推动生物传感、柔性电子等领域的发展。

谷氨酸盐酸盐离子液体辅助制备纳米氧化锆及其吸附性能研究

目的:本文主要对谷氨酸盐酸盐离子液体作为绿色模板剂辅助纳米氧化锆的制备及其吸附性能进行研究。方法:以绿色环保的谷氨酸盐酸盐离子液体为绿色模板剂合成了纳米氧化锆,在实验方案进行优化后,研究了在不同水热温度、纳米氧化锆吸附剂用量等条件下,纳米氧化锆对有机染料亚甲基蓝(MB)的吸附性能影响。结果:水热温度为150℃时制备的纳米氧化锆具有高效的吸附性能,MB的去除率最高为96%;加入0.03 g纳米氧化锆吸附剂时,纳米氧化锆对10 mg/L的MB溶液在暗环境下搅拌吸附10 min后,MB的去除率达到97%。结论:该方法制备的纳米氧化锆对废水中的有机染料MB具有很好的吸附作用。

高质量纳米黑磷的液氮辅助剪切制备研究

纳米黑磷在储能、传感、催化等领域具有很好的应用前景,但纳米黑磷的应用仍受限于其苛刻的制备方法。目前,纳米黑磷的制备方法主要是剥离黑磷法。剥离黑磷法主要包括有机溶剂剥离法和水溶液剥离法。有机溶剂剥离法存在有机溶剂难以去除、不环保等问题。水溶液剥离法存在剥离过程纳米黑磷易氧化,一定程度上影响剥离制得纳米黑磷的质量。因此,开发绿色环保且高效的剥离黑磷制备高质量纳米黑磷的方法具有重要意义。采用液氮辅助剪切剥离法制备纳米黑磷,利用液氮(l-N2)分子插层及气化膨胀作用,结合高速剪切作用,破坏层间范德华力,实现纳米黑磷的高效制备;利用液氮及挥发的氮气保护纳米黑磷,降低其氧化程度,实现了高质量纳米黑磷的制备;此外,该方法用液氮作为剥离溶剂,绿色环保无污染,具有很好的发展前景。

基于固-液摩擦纳米发电机的海洋红外对射自供能发电胶囊

为了实现海上电子围栏中红外对射装置的自供能,同时降低供电成本和简化安装,设计了一种基于固-液摩擦纳米发电机的海洋红外对射自供能发电胶囊。对摩擦纳米发电机发电胶囊(PC-TENG)进行仿真电学分析与0.02~2.00 Hz工况下的实验,验证了PC-TENG可以将波浪能转换为电能。仿真模拟的最大电势为3.2 V,基于去离子水的PC-TENG最大短路电流和开路电压分别为27.38μA和2.84 V。为了提高装置的实用性和输出性能,采用更接近海水的摩尔分数4%的氯化钠溶液作为液体摩擦材料进行对比实验,最大短路电流和开路电压分别为21.62μA和2.08 V,验证了使用海水作为液体摩擦材料的可行性。最后,进行了耐久性测试,基于去离子水的PC-TENG短路电流和开路电压分别衰减了5.5%~6%和3%~4%,基于摩尔分数4%的氯化钠溶液的PC-TENG短路电流和开路电压均衰减了6%~7%,验证了发电的耐久性,为海上电子围栏供能提供了新的参考和思路。

NQAD和ELSD在黄氏响声丸中贝母素甲和贝母素乙含量测定的对比研究

目的:采用纳克级水凝粒子激光计数检测器(nano quantity analyte detector,NQAD)测定黄氏响声丸中贝母素甲和贝母素乙的含量,并对NQAD和蒸发光散射检测器(evaporative light scattering detector,ELSD)的性能进行比较。方法:以CAPCELL PAK MGⅢC18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm)为固定相,流动相为乙腈-水-二乙胺(65∶35∶0.03),流速为1.0 mL·min^(-1),柱温为25℃。结果:NQAD测得贝母素甲在2.450~1.470μg·mL^(-1)范围内其进样量与峰面积有良好的线性关系,相关系数为0.9993,检出限为14.70 ng,加样回收率为99.50%(n=9);贝母素乙在3.657~1.170μg·mL^(-1)范围内其进样量与峰面积有良好的线性关系,相关系数为0.9991,检出限为21.94 ng,加样回收率为100.5%(n=9)。ELSD检测贝母素甲和贝母素乙的检出限分别为24.50及36.57 ng;经双对数拟合线性范围分别为4.900~490.0、7.314~585.1μg·mL^(-1)。结论:与ELSD相比,NQAD测定贝母素甲及贝母素乙具有较高的准确度、精密度和灵敏度,动态线性范围更宽,可以直接通过线性回归进行含量计算,无需繁琐的双对数计算过程,数据处理更加高效,从而提升了分析方法的整体处理能力,能够更好满足黄氏响声丸中贝母素甲和贝母素乙的检测分析。

液晶聚合物执行器的微加工方法及其应用

液晶聚合物是一种环境刺激响应的智能形变材料,由这种智能材料构建的微型执行器可以将外界的环境刺激直接转换为机械运动,无需复杂的能量转换部件和机械传动结构,因此液晶聚合物微执行器在微型机器人、智能传输、生物医学设备等领域具有良好的应用前景。液晶聚合物的微加工存在两个技术难点:微纳尺度的器件成型和液晶取向。本文从如何解决这两个技术难点出发,介绍了近几年液晶聚合物的微纳加工方法以及相应功能器件的潜在应用领域。

三白纳米口服液制备工艺优化及抗氧化活性研究

目的优化中药复方三白汤的提取工艺和醇沉工艺,制备均匀、稳定、有效的三白纳米口服液。方法通过单因素考察和正交试验优化三白汤水煎煮提取和醇沉工艺,以芍药苷和甘草酸含量作为指标确定三白纳米口服液制备参数。考察三白纳米口服液的外观、粒径、Zeta电位和粒子形态,进行感官评价和含糖量测试,考察其对2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)阳离子自由基的消除能力。结果三白纳米口服液的最佳制备工艺为药材加12倍水浸泡1 h,煎煮1.5 h,煎煮3次,合并提取液用75%乙醇进行沉淀,浓缩、离心处理后,加入0.4 g·kg^(-1)山梨酸钾和0.1 g·kg^(-1)甜菊糖苷即可。所得口服液中含有平均粒径133.5 nm、PDI值0.108、Zeta电位为-17.7 mV的类球形纳米粒子,口服液的含糖量为3.1 g·L^(-1),其对ABTS阳离子自由基消除IC50为1.235 mg·mL^(-1)。结论本研究成功制备了三白纳米口服液,其美白活性成分芍药苷和甘草酸含量高,具有良好自由基消除活性,为经典美白复方三白汤新产品的开发提供了技术参数和科学试验依据。

细菌纤维素/羟基磷灰石@聚醚砜骨膜支架的制备及其性能研究

骨膜作为骨缺损修复过程中营养物质的来源及膜内成骨过程中的核心位点,其结构和功能的重建对大尺度骨缺损的修复起到极其重要的作用。基于此,为了模拟天然骨膜的结构和功能,将聚醚砜(PES)和羟基磷灰石(HAp)混合,通过静电纺丝制备HAp@PES静电纺纤维膜(HPES),然后通过膜液界面培养法与细菌纤维素(BC)复合,获得了具有微米―纳米结构的BC/HAp@PES(BC/HPES)支架。扫描电镜结果表明,该支架微米―纳米纤维交错分布,且HAp成功复合在微米纤维上。所制备的支架具有良好的力学性能。进一步研究表明,成骨细胞在支架表面表现出良好的增殖和铺展能力,不仅如此,该支架还具有良好的成骨分化诱导能力。因此,这种具有仿生微纳纤维结构且负载HAp的骨膜支架有望用于大尺度骨缺损修复领域。

化妆品用纳米TiO_(2)的制备及改性研究进展

纳米二氧化钛(TiO_(2))是一种重要的功能性材料,因具有优异的紫外吸收性、良好的遮盖性和抗菌性在化妆品、医疗等领域具有广泛应用。制备方法不同所得纳米TiO_(2)晶型、粒度、性能均存在差异,化妆品用纳米TiO_(2)需具有良好的分散性、耐候性及广谱紫外吸收性能。因此,旨在综述其常见制备方法及改性方法,根据化妆品功效发展趋势预测化妆品用纳米TiO_(2)改性研究方向。

纳米棒状MgO固相萃取结合高效液相色谱荧光法测定食用油中的苯并[a]芘

采用直接沉淀法合成了一种纳米棒状Mg O吸附剂,结合固相萃取-高效液相色谱荧光检测(SPE-HPLC/FLD)建立了食用油中苯并[a]芘(Ba P)的快速分析方法。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积和孔径分析仪(BET)对合成的棒状Mg O进行了表征,结果表明Mg O纳米材料是多晶立方结构,呈棒状形貌,具有较大的比表面积,非常适合作为SPE的吸附剂。对SPE过程中吸附剂用量、清洗液种类、解吸液种类及用量、上样液体积进行了详细的优化。在优化的条件下,食用油中Ba P在0.5~20.0μg/kg浓度范围内,线性方程回归系数的平方(R^(2))为0.9999,以信噪比的3倍和10倍计算方法检出限和定量限分别为0.10μg/kg和0.33μg/kg。同时,Ba P在低、中、高3种加标浓度下回收率在85.3%~96.5%,日内日间相对标准偏差范围在2.3%~9.0%,表明本方法具有很好的准确度和精密度。最后,将该方法应用于8种实际油样中Ba P的分析,所有样品的回收率在77.8%~92.5%之间,相对标准偏差小于9.8%,表明该方法具有很好的适用性,在实际样品分析中具有很好的应用前景。

番茄籽油纳米口服液的研制

开发一种新型的番茄籽油纳米口服液,以拓宽其加工途径和提升附加值。通过高速剪切与超声处理相结合,成功制备粒径小、包封率高且均一性良好的番茄籽油纳米粒子。进一步研究了超声时间、功率、冷却方式及番茄籽油添加量对纳米粒子特性的影响,发现超声处理与快速冷却可有效减少粒径和增加稳定性。此外,通过高效液相色谱分析主要成分,并测试了纳米口服液的抗氧化和酶抑制活性,结果显示其具有显著的生物活性。此研究为番茄籽油的高效利用及其在健康食品领域的应用提供了新的途径。

贻贝壳负载纳米零价铁去除钒(Ⅴ)的性能与机制

针对采矿、冶金、石油炼制等行业产生的含钒废水导致的环境污染难题,以热解后的贻贝壳粉(CMS)为载体,通过液相还原法制备了贻贝壳负载纳米零价铁复合材料(nZVI@CMS),采用SEM、TEM、XRD、BET、FT-IR和XPS等对其进行了表征,通过批量吸附实验考察了nZVI@CMS对V(Ⅴ)的吸附性能,利用吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学分析了nZVI@CMS对V(Ⅴ)的吸附机制。结果表明:nZVI@CMS具有疏松多孔的链球状结构,含有多种含氧官能团;在nZVI@CMS投加量0.05 g/L、初始pH=7、V(Ⅴ)初始质量浓度20 mg/L、溶液体积100 mL、温度25℃的条件下,nZVI@CMS在600 min内对V(Ⅴ)的最大吸附量为149.33 mg/g。nZVI@CMS对V(Ⅴ)的吸附过程可通过Langmuir吸附等温模型与准二级反应动力学方程拟合,且该过程是自发的吸热过程。nZVI@CMS对V(Ⅴ)的去除机制主要包括吸附、还原和共沉淀作用。本研究将贻贝壳变废为宝,同时为废水中V(Ⅴ)的高效治理提供了新思路。

基于差热式原理的液体微/纳流量计设计与开发

基于MEMS技术的差热式超微小液体流量传感器具有测试流量极低、体积小、精度高、可实时监测等特点,近年来在现代精密分析科学仪器和微流控技术等领域获得广泛应用。本工作基于差热式液体流量传感器成功设计了满足μL/min~nL/min级液体流量准确测量的5款微纳流量计,输出流量数据稳定且准确性高,精度均小于0.5%。另外,开发了配套流量监控软件,可以实时采集流量数据,记录保存,实现平均流量、流量脉动率等定量计算功能。

重金属铅污染土壤修复剂的制备及修复研究

本实验包括用盐酸改性增大纯化海泡石原土的比表面积和孔容,共沉淀法制备磁性海泡石,最后液相还原法负载硫化纳米零价铁,达到功能化磁性海泡石吸附土壤重金属铅(Ⅱ)以及回收效果探究。并探究在不同条件下此修复剂的吸附效果。本实验结果显示,在条件pH=5、温度为40℃、投加量为0.3 g和反应时间为2h时,达到本实验最佳条件。此条件下铅重金属去除率达11%。海泡石最高回收率为85%。结果可知,功能化海泡石对土壤铅(Ⅱ)重金属有较好的吸附分离作用。根据此研究表明,海泡石负载硫化纳米零价铁这种材料对土壤重金属铅的吸附有很大的作用,未来有可能在实际应用中研究出更好的铅土壤重金属污染修复剂。

微纳米气泡水对喷射混凝土性能的影响

微纳米气泡水(MNBW)具有比表面积大、稳定性好以及水分子活性高等特点,将其用于拌和喷射混凝土可提高喷射混凝土的物理力学性能。选用MNBW作为拌合水,研究了MNBW气泡气体类型、MNBW剪切时间、MNBW含量和无碱液体速凝剂掺量对水泥净浆凝结时间和水泥砂浆力学性能的影响,并采用数字图像采集技术探究了水泥砂浆在单轴压缩过程中界面裂缝的扩展规律。结果表明:MNBW(特别是含CO_(2)气泡的MNBW)可以明显促进水泥水化反应,缩短水泥净浆凝结时间;水泥砂浆的抗压强度和抗折强度均随MNBW含量和养护龄期的增加而增大,随MNBW剪切时间增加呈先增大后减小的变化规律。在单轴压缩破坏过程中,不同拌合水试件初始裂缝萌生所需载荷值从大到小依次为CO_(2)气泡MNBW组、空气气泡MNBW组、自来水组。

压流膜阻力对超微量点胶过程的影响及胶液转移率预测方法

超微量点胶技术是微纳制造技术发展中的关键环节,对封装效果起着决定性作用。然而,这项技术存在精度不高和控制困难等问题,需要进一步研究和改进。因此,基于胶液转印机制,根据液桥挤压模型得到压流膜阻力的数学模型,利用公式法和扫描法确定了胶滴体积,研究和预测了压流膜阻力对胶液转移率的影响,实现了pL量级的胶液转移。实验结果表明,压流膜阻力在胶液转移过程中起重要作用,随着压流膜阻力由0.5 mN增大至4 mN,接触面积从0.5×10^(4)μm^(2)左右增加至2.0×10^(4)μm^(2)以上,胶液转移率从约0.4增加至约0.8。除此之外,通过胶液转移率预测公式预测的胶液转移率与实际结果的平均差异率为2.18%,证明了胶液转移率预测方法的可行性。